KR100563381B1 - 폐기물 전기식 용융 소각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 도시쓰레기 및 산업폐기물 등은 일반적으로 소정의 소각시설에서 소각되어 이에 생성되는 소각회(燒却恢) 등은 매립 처리되고 있으나 도시쓰레기 및 산업폐기물 등의 소각물은 매년 증가하고 있으므로 대도시에서는 매립용지의 확보가 곤란하고 또한 소각물 중 함유된 각종의 유해물질 및 중금속 등이 소각회로부터 융출됨에 따라 매립지 인근의 지하수 및 토양오염을 일으키는 유해현상이 발생되므로써 심각한 환경오염을 유발하는 등의 폐단을 해소하기 위해 소각회를 용융시켜 용융슬러그를 형성하는 전기식 용융 소각장치를 개발하게 되었다.

해결수단으로서 소각로 본체의 저부 내부공간 내에 소각회가 가열 용융되어 생성되는 용융슬러그를 저유하는 저유부를 설치하고 다수의 탄소입자가 충전되는 전기 가열식 가열부를 소각로 본체의 내부공간으로부터 칸막이 된 상태에서 저유부에 접하도록 설치하고 다시 복수의 제 1 전극을 소각로 본체의 외부에서 내부로 관통하여 선단부가 탄소입자에 접촉되도록 매설하여 복수의 제 1 전극에 급전(給電)에 의해 전기식 가열부내 탄소입자의 발열에 따라 소각물이 신속하게 소각되는 한편 소각회가 가열 용융되어 용융슬러그가 형성되도록 구성되어 있는 전기식 용융소각로는 소각회와 용융슬러그화에 의해 소각회의 감량 감용화(減容化), 무해화(無害化), 경량골재화(輕量骨材化), 도전재료의 투입 및 제거의 처리공정 생략, 동일로(同一爐)내 일괄처리방법 등의 차별화로 경제성이 높은 혁신적인 구조로 된 장치를 제공하는데 있다.

소각로 본체, 소각회, 용융슬러그

Description

폐기물 전기식 용융 소각장치{A waste electric melting incinerator}

도 1은 본 발명의 종단면도

도 2는 도 1의 A-A선 단면도

도 3은 도 2에 따른 실시예시도

도 4는 본 발명의 다른 실시예시도

도 5는 도 4에 따른 다른 실시예시도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

(10) 소각로 본체 (12)원통부 (14) 상부 (16) 저부

(17) 내부공간 (18) 소각물 (20) 덕트 (22) 투입구

(24) 개,폐 커버 (26) 온도검출기 (28) 송풍기

(30) 가열부 (31) 칸막이벽 (32) 테이퍼 통체

(34) 소각회 (36) 용융슬러그 (37) 도입구

(38) 저유부 (40) 연통구 (42) 밀전(密栓)

(44) 탄소입자 (46)(74)(86) 삽통공 (48) 제 1 전극

(50) 지지 스리브 (51)(72) 리드선 (52) 관통공

(54) 가스유통관 (56) 후렌지부 (58) 보지판

(60) 압축코일스프링 (62) 냉각수 유통로 (64) 제 2 전극

(66)(81) 제 3 전극 (68)(82) 지지전극 (70)(84) 소모전극

(76) 지지브라켓트 (78) 안내스리브

(80) 제 1 이동장치 (88) 제 2 이동장치

본 발명은 폐기물 전기식 용융 소각장치에 관한 것으로 도시 쓰레기 및 산업폐기물 등을 전기를 이용한 가열방식에 의해 한 개의 로(爐) 내에서 효율적이면서 경제성 있게 일괄처리 할 수 있게 한 것이다.

종래의 도시쓰레기 및 산업폐기물 등은 일반적으로 소정의 소각시설에서 소각되어 이에 발생되는 소각회(燒却恢) 등은 매립처리되고 있으나 도시 쓰레기 및 산업폐기물 등의 소각물은 매년 증가하고 있으므로 대도시에서는 매립용지의 확보가 곤란하고 또한 소각물 중에 함유된 각종의 유해물질 및 중금속 등이 소각회로부터 용출됨에 따라 매립지 인근의 지하수 및 토양오염을 일으키는 유해현상이 발생되므로써 심각한 환경오염을 유발하는 등의 폐단이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 폐단을 해소하기 위해 소각로 본체 저부의 내부 공간내에 소각회가 가열 용융되어 생성되는 용융슬러그를 저유하는 저유부를 설치하고 다수의 탄소입자가 충전되는 전기 가열식 가열부를 소각로 본체의 내부공간으로부터 칸막이 된 상태에서 저유부에 접하도록 설치하고 다시 복수의 제 1 전극을 소각로 본체의 외부에서 내부로 관통하여 선단부가 탄소입자에 접촉되도록 배설하여 복수의 제 1 전극에 급전에 의해 전기식 가열부내 탄소입자의 발열에 따라 소각물이 신속하게 소각되는 한편 소각회가 가열 용융되어 용융슬러그가 형성되도록 구성되어 한대의 로(爐) 내에서 소각, 용융이 행해지도록 함으로써 소형화도 용이하고 소각회의 감량 감용화(減容化), 무해화(無害化)의 이점과 형성된 용융슬러그를 냉각고화(冷却固化)시켜 일정한 수치로 가공하여 경량골재(輕量骨材)로 재활용할 수 있도록 한 것으로 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 전기식 용융 소각장치의 구체적 설명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

[도 1] 및 [도 2]는 전기식 용융소각로의 단상전원(單相電源)을 이용한 소정의 소각물을 소각, 용융처리하는 전기식 용융소각로의 종단면 형태와 횡단면 형태에서 각각의 개요를 표시하고 있다.

소각로 본체(10)는 상부(14)의 중앙부에 소각로 본체(10)의 내부공간(17) 내의 소각물(18)(도 1에서는 2점 외선으로 표시)의 소각 용융처리에 의해 생성되는 가스를 외부에 배출하기 위하여 배기 덕트(DUCT)(20)가 취부되어 있고 원통부(12)의 상부 부위에는 소각물(18)을 소각로 본체(10) 내에 투입하기 위한 투입구(22)와 투입구를 개폐하는 개,폐 커버(24)가 취부되어 있다. 소각로 본체(10)의 내부공간 (17) 내에는 온도를 검출하는 온도검출기(26)와 소각물(18)을 소각하기 위한 연소공기를 소각로 본체(10)의 내부공간(17) 내에 송입하는 송풍기(28)가 설치되어 있다.

소각로 본체(10)의 저부(16)의 내면(상면)에는 가열부(30)가 형성되어 있고 가열부(30)는 원통부(12)의 직경방향으로 대향하는 부위의 하측 저부(16)의 중심부위를 거쳐 직경방향에 일직선으로 늘어나는 소정폭(所定幅) 요형 홈의 형태로 상방향으로 향하여 개구되어 있다. 가열부(30) 내에는 상방향으로 향하여 점차 대경화(大徑化)되는 테이퍼(TAPER) 통체(32)가 원통부(12)내 저부의 중심부에 설치되어 있다.

테이퍼 통체(TAPER 筒體)(32)는 글라스화이버(GLASS FIBER) 등의 탄소재료로 되어 있으므로 내열성, 도전성, 전열성 등이 구비되어 있다. 또한, 가열부(30)가 취부되어 있는 하측 저부(16)의 위에는 링상(RING 狀)의 칸막이 벽(31)이 가열부(30) 내에 설치되어 테이퍼 통체(32)의 상측 개구부의 주위를 포위하는 형태로 설치되어 있다. 링상 칸막이 벽(31)의 내주면(內周面)이 테이퍼 통체(32)와 동일한 테이퍼각을 갖고 상방으로 향하여 점차적으로 대경화 하는 테이퍼 통면으로 되어 하측 개구부의 경(徑)이 테이퍼 통체(32)의 상측 개구부의 경과 동일한 크기로 되어 있다.

테이퍼 통체(32)의 대경의 상측 개구부가 링상 칸막이 벽(31)의 내공(內孔)을 통하여 소각로 본체(10)의 내부공간(17) 방향으로 개구되어 테이퍼 통체(32)의 내측 공간이 소각로 본체(10)의 내부공간(17) 내의 소각물(18)의 소각에 의해 생성되는 소각회(34)((도 1)에서는 2점 쇠선 표시)를 테이퍼 통체(32)의 상측 개구부에 도입시키는 도입구(導入口)(37)를 통하여 저유하는 저유부(38)로 되어 있다.

가열부(30)는 개구부가 링상 칸막이 벽(31)으로 폐쇄되어 가열부(30)가 소각로 본체(10) 내의 내부공간(17)에 대하여 링상 칸막이 벽(31)으로 분리되는 동시에 저유부(38)도 테이퍼 통체(32)에서 분리되어 내부가 폐쇄 공간이 된다.

상술한 바와 같이 저유부(38)를 테이퍼 통체(32)가 설치된 가열부(30)의 저부 중심부의 저부(16)를 관통하여 테이퍼 통체(32)의 내측공간으로 이루어지는 저유부(38)와 소각로 본체(10)의 외부를 연통(連通)시켜 연통구(40)가 취부되어 있다.

연통구(40)는 소각로 본체(10)의 외부로 향하여 개구하는 외측 개구부를 개폐하도록 개폐수단의 밀전(密栓)(42)이 저부(16)의 외면측에 밀봉이 될 수 있도록 취부 되어 있다. 밀전(42)에 의해 소각물(18)의 소각 용융처리의 처음, 중간 완료 후에 밀전(42)으로 취출(取出)하고 연통구(40)를 소각로 본체(10)의 외부에 개구시키면 저유부(38) 내에 저유된 용융슬러그(36)가 연통구(40)를 통하여 본체(10)의 외부로 배출되도록 되어 있다. 내측 폐쇠 공간이 된 가열부(30) 내에는 다수의 탄소입자(44)가 각각 1부를 저유부(38)가 주어진 테이퍼 통체(32)의 외측 면에 접촉됨과 동시에 상호 접촉된 상태로 치밀하게 충전되어 있다. 이들의 탄소입자(44)는 전기의 저항발열체로서 이용된 그라파이드의 수미리정도의 크기의 입자 등으로 이루어져 통전에 따라 인접하는 입자끼리의 접촉부위 간에서 접촉저항이 발생하고 비접촉부위 간에서는 아크가 발생하여 발열을 시키는 것이다.

본 발명의 실시형태는 발열체로서 다수의 탄소입자(44)가 충전된 가열부(30)에 전기식 가열부가 구성되어 있고 더욱이 전기식 가열부로서 가열부(30)에 충전되는 탄소입자(44)는 그의 형성, 치수, 충전량 등의 한정되어 있지 않고 통전에 의해 소정의 큰 발열량을 얻을 수 있도록 인접하는 입자와 입자간의 접촉면적 등의 발열량 증대에 최적한 구조로 된 것이다.

다수의 탄소입자(44)가 충전된 가열부(30)에 대응하는 원통부(12) 부분의 가열부(30)의 경방향에 대향하는 측면을 주어진 원통부(12)의 2개소에는 원통부(12)를 경방향에 진직(進直)으로 관통하는 원형의 삽통공(揷通孔)(46)이 각각 한개씩 형성되어 있고 각 삽통공(46)에 대하여 그라파이드 등으로 이루어지는 제 1 전극(48)이 가열부(30)의 연출방향에 있어 원통부(12)의 외면측에서 내면측으로 향하여 각각 한개씩 수평으로 삽통되어 있다.

상술한 각 제 1 전극(48)은 삽통공(揷通孔)(46)의 경(徑)보다 소정치수만큼 경이적은 원주상의 봉재로 이루어지고 돌입부분에 있어 가열부(30) 내에 충전된 다수의 탄소입자(44)의 일부에 접촉되어 있다.

또한 각 제 1 전극(48)의 타단측부분(他端側部分)은 각 삽통공(46)의 외측 개구부를 통하여 원통부(12)의 외부에 소정치수로 돌출되어 있다. 제 1 전극(48)의 외부의 돌출부분 전체가 원통부(12)의 외면에 고정되어 단상전원장치로부터 소정의 전류를 도입하는 리드선(51)이 접촉된 지지 스리브(50)에 있어서 제 1 전극(48)의 외경보다 조금 큰 내경의 내공 내에 삽입지지 되어 있다.

이에 의해 각 제 1 전극(48)은 원통부(12)의 경방향에 대향하는 부분을 각각 소각로 본체(10)의 외부에서 내부로 관통된 상태에서 원통부(12)에 대하여 지지스리브(50)를 거쳐 측방향에 이동 가능하게 취부되어 각 제 1 전극(48)에 대하여 단상전원 장치에서 리드선(51)을 통하여 급전시키므로서 가열부(30) 내에 충전된 다수의 탄소입자(44)가 통전되어 발열되도록 되어 있다.

더욱 각 제 1 전극(48)에 급전하는 단상전원장치는 일반적인 상용 전원도 가능하고 발전기의 전원도 가능하다. 이와 같이 탄소입자(44)의 발열에 소요되는 코스트(COST)가 소각물(18)의 가열용융처리 비용이 유리하게 저감(低減)되도록 되어 있다.

원통부(12)에 취부된 제 1 전극(48)은 그의 중심부를 축방향에 관통하는 관통공(52)은 제 1 전극(48)의 가열부(30) 내의 돌입축의 단면과 원통부(12)외(外)와 각각 개구(開口)되도록 형성되어 있다. 관통공(52)의 원통부(12)외(外)에 개구되는 외측(外側) 개구부에는 가스(GAS) 유통관(54)이 연통상(連通狀)으로 접속되어 있어 가스 유통관(54)이 관통공(52)의 접촉측과 반대측에 있어 질소가스 및 알곤가스 등의 불활성 가스 공급장치에 접속되어 있다.

이에 따라 불활성 가스공급장치에서 공급된 불활성가스가 가스 유통관(54)과 제 1 전극(48)의 관통공(52)를 통하여 다수의 탄소입자(44)가 충전된 가열부(30) 내에 송입되도록 되어 있어 발열에 의한 가열부(30) 내의 탄소입자(44)의 산화가 방지되도록 구성되어 있다. 이와 같은 제 1 전극(48)을 축방향으로 이동 가능하게 지지하는 지지스리브(50)는 길이 방향 중간 부의 외주면상에 외 후렌지부(56)가 일체형성(一體形成)되고 후렌지부(56)의 외측은 보지판(保持板)(58)이 소각로 본체 (10)의 원통부(12) 측과 반대측에 소정의 거리에 위치된 상태에서 고정되어 있다. 보지판(58)의 외(外) 후렌지부(56)와의 대향면(對向面)과 지지스리브(50)에 지지된 제 1 전극(48)의 원통부(12) 외(外)의 돌출측 단면과의 사이에 부세수단(付勢手段)으로서 압축코일스프링(COIL SPRING)(60)의 부세력으로 소각로 본체(10)의 외부에서 내부로 향하여 부세되어 제 1 전극(48)이 돌입하는 가열부(30) 내에 충전된 탄소입자(44)가 제 1 전극(48)의 돌입부분에 압압(押壓)되도록 되어 있다.

[도 1] 및 [도 2] 중 62 는 지지스리브(50)에 지지된 제 1 전극(48)을 냉각하는 냉각수를 유통하기 위하여 지지스리브(50)에 취부된 냉각수 유통로이다. 전술한 바와 같은 구조로 된 본 실시 형태의 전기식 용융소각로는 투입구(22)를 통하여 예를 들면 도시 쓰레기, 자동차 슈레다 - 더스트(SHULLETER DUST) 의료폐기물 등의 각종 산업폐기물로 이루어지는 소각물(18)은 소각로 본체(10)의 내부공간(17) 내에 투입된 상태에서 전원장치로부터 각 제 1 전극(48)의 급전에 의해 가열부(30) 내에 충전된 다수의 탄소입자(44)가 전기적으로 도통(導通)되어 탄소입자(44)가 발열을 일으켜 소각로 본체(10)의 내부공간(17) 내가 가열되어 극고온(極高溫)으로 이루어진다.

이와 같은 상태에서 원통부(12)에 설치된 송풍기(28)에서 유입되는 공기는 소각로 본체(10)의 내부공간(17) 내의 소각물(18)의 소각을 가속화하는 한편 소각에 의해 생성된 소각회(34)가 가열 용융되어 용융슬러그(36)가 형성되고 형성된 용융슬러그(36)는 도입구(37)를 통하여 저유부(38) 내에 유입시켜 저유된다. 이때 원통부(12)의 상부부위에 설치된 온도검출기(26)에서 검출된 소각로 본체(10)의 내부공간(17)의 온도에 기준하여 각 제 1 전극(48)의 급전량(給電量)이 제어장치에서 제어되어 내부공간(17)의 온도로 최적한 온도가 되어 조정되도록 되어 있다.

이와 같은 본 실시 형태의 소각로는 소각물(18)의 소각처리와 용융처리가 소각로 본체(10)의 동일 내부공간(17)에서 행해지도록 되어 있고 예를 들면 소각처리와 용융처리를 각각 별개로에서 처리하는 방법과 차별화된 것으로서 소각처리에 의해 생성된 소각회(34)를 별개의 용융로에 반송하지 않으므로 반송치가 생략됨과 동시에 소형화되고 소각회 반송에 의한 냉각된 상태를 가열 용융시키는 열에너지의 손실방지 등의 효율적, 경제성이 높은 처리시스템으로 구성된 혁신적인 특성이 있다.

특히 본 장치는 소각로 본체(10)의 저부(16)에 취부된 가열부(30) 내에 충전된 다수의 탄소입자(44)가 제 1 전극(48)에 급전에 의해 발열됨에 따라 소각물(18)의 소각처리와 용융처리가 되도록 한 것은 종래의 아크로(ARC FURNACE)에서 이루어지는 소각로와는 달리 소각, 용융처리의 실시에 있어 아크열의 발생에 필요한 스크라프강재(SCRAP鋼材) 및 코크스(COKS) 등의 도전재료 등과 소각로 본체의 내부공간을 가열하기 위한 재료 등을 소각로 본체 내에 투입하는 전작업(前作業)과 소각, 용융처리 후에 잔존하는 도전재료 등을 소각로 본체로 내에서 취출하는 후작업(後作業) 등을 생략하게 한 새로운 처리방법의 장치로서 처리비용이 대폭으로 삭감(削減)되는 차별화된 혁신적인 구조로 구성되어 있다.

소각물(18)의 소각, 용융처리 중에서도 소각로 본체(10)의 저부에 취부된 연통구(40)를 개폐(開閉)하는 밀전(42)을 들어내면 저유부(38) 내에 저유된 용융슬러그(36)가 연통구(40)를 통하여 소각로 본체(10)의 외부에 배출되는 한편 소각로 본체(10) 내의 소각물(18)이 소각, 용융처리의 진행에 의해 감소되는만큼 투입구(22)로 새로운 소각물(18)을 수시 투입되도록 되어 있어 소각물(18)의 소각, 용융처리가 연속적으로 효율성 있게 처리되는 새로운 구조로 구성되어 있다.

용융슬러그(36)를 저유하는 저유부(38)를 형성하는 테이퍼 통체(32)는 전열성을 갖는 재료로 되어 있는 동시에 발열체로 되어 있는 탄소입자(44)가 다수개 충전된 가열부(30) 내에 그들의 탄소입자(44)에 접촉된 상태로 설치되어 있으므로 탄소입자(44)의 발열에 의해 테이퍼 통체(32)도 충분하게 가열되어 테이퍼 통체(32)의 내측 공간에서 형성되는 저유부(38) 내에 저유되는 용융슬러그(36)는 테이퍼 통체(32)에 열에너지가 손실되어 냉각되지 않도록 하고 저유부(38) 내에 저유된 상태에서 용융슬러그(36)의 용융상태가 안정적으로 유지되게 하여 연통구(40)를 통해 소각로 본체(10)의 외부로 배출할 때 유동성을 증가하여 배출작업이 신속 원활하게 한 구조로 되어 있다. 가열부(30) 내에 충전된 탄소입자(44)가 압축코일스프링(60)의 부세력에 따라 제 1 전극(48)이 가열부(30) 내에 돌입부분에 압압되도록 되어 있어 탄소입자(44)의 입자와 입자간의 통전시에 상호 접촉되어 생성되는 접촉 저항 장치가 균일화도록 되어 있고 탄소입자(44)의 저항가열에 의해 가열되는 소각로 본체(10)의 내부공간(17) 내에서 온도의 부분적 불균일이 발생하지 않도록 되어 있어 소각물(18)의 소각, 용융처리가 안정화되어 효율적인 처리가 되도록 한 새로운 구조로 되어 있다.

또한 가스 유통관(54)과 제 1 전극(48)의 관통공(52)을 통하여 불활성가스가 가열부(30) 내에 송입됨에 따라 발열에 의한 가열부(30) 내의 탄소입자(44)가 산화되지 않도록 하여 접촉 저항장치의 변화를 없게 함으로서 탄소입자(44)의 발열량이 일정하게 되도록 되어 있고 전원장치는 단상과 삼상을 선택적으로 사용토록 하여 작업기능의 향상과 경제적인 효과 증대를 기하도록 한 구조의 특성이 있다.

다른 실시예로 [도 3]에 표시한 바와 같이 3개의 제 1 전극(48)이 소각로 본체(10)의 원통부(12)에 있는 주방향(周方向)에 등거리 간격의 부위에 원통부(12)를 외부에서 내부로 향해 관통하여 배설된 상태 하에서 제 1 전극(48)의 선단부분이 저부(16) 내면에 취부된 가열부(30) 내에 돌입되어 가열부(30) 내에 충전된 탄소입자(44)에 접촉되도록 구성되어 있다. [도 4]에는 제 1 전극(48)과 별도로 제 2 전극(64) 및 제 3 전극(66)이 소각로 본체(10)에 배설된 구조를 갖춘 전기 제일 실시 형태와 다른 예가 표시되어 있다.

본 실시형태는 제 2 전극(64)이 소각로 본체(10)의 상부(14)를 관통하여 소각로 본체(10)의 외부에서 내부로 향하여 하방(下方)으로 늘어날 수 있도록 매설되어 있는 한편 제 3 전극(66)이 소각로 본체(10)의 저부(16)를 관통하여 소각로 본체(10)의 외부에서 내부로 향하여 상방(上方)으로 늘어날 수 있도록 매설되어 있다. 이의 상세는 제 2 전극(64)이 금속제의 지지전극(68)과 그라파이드 등의 탄소질 재료로 된 소모전극(70)으로 구성된 지지전극(68)의 선단면에 일체(一體)로 형성된 스크류(SCREW)부에 대하여 소모전극(70)이 그의 일단면(一段面)에 스크류로 체결된 지지전극(68)과 소모전극(70)이 일체화됨으로서 비교적 장척(長尺)의 원주형상을 갖는 일체품으로 구성되어 있다. 제 2 전극(64)의 지지전극(68) 내에는 지지전극(68) 전체를 냉각시키기 위한 냉각수가 유통되도록 되어 있다.

이와 같은 제 2 전극(64)은 소각로 본체(10)의 상부(14)에 관통하여 형성된 제 2 전극(64)보다 대경(大徑)을 갖는 삽통공(74) 내에 삽통되어 소각로 본체(10)의 외부에서 내부로 향한 하방에 늘어나도록 매설되어 있고 이와 같은 매설 상태하에서 소모전극(70)의 전체와 지지전극(68)의 소모전극(70) 측의 일부가 소각로 본체(10)의 내부공간(17) 내에 삽입되어 삽입부분이 저부(16)에 형성된 저유부(38)의 도입구(37)를 향하여 연출(延出)되도록 되어 있는 한편 지지전극(68)의 소모전극(70) 측과는 반대측의 부분이 상부(14)의 외면에서 상방(上方)에 돌출되도록 되어 있다. 상부(14)의 위에는 단상전원 장치에서 소정의 전류를 도입하는 리드선(72)이 접속되는 지지브라켓트(76)가 고정되어 제 2 전극(64)의 지지전극(68)이 지지브라켓트(76)에 일체적으로 설치되어 지지전극(68)보다 다소 큰 경의 내공을 갖는 안내스리브(78)에 내삽(內揷)된 상태에서 삽통공(74) 내에 삽통되어 제 2 전극(64)이 삽통공(74) 내에 삽통된 상태에서 지지브라켓트(76)의 안내스리브(78)에 안내되어 상하방향으로 이동가능하게 된다. 제 2 전극(64)을 지지하는 지지브라켓트(76)에는 제 1 이동장치(80)가 매설되어 있고 제 1 이동장치(80)는 모타 제어 장치로서 최적 구동량이 제어되어 정역(正逆)방향으로 구동되는 모타와 제 2 전극(64)이 평행으로 늘어난 상태에서 모타의 회전축에 대하여 축심(軸心)방향에 이동되지 않도록 연결되어 모타의 회전구동에 따라 축심방향으로 회전시키는 스크류부재와 제 2 전극(64)의 지지전극(68)에 고정되어 일체이동이 가능하게 하고 회전이 되지 않도록 구성되어 있다. 이에 따라 제 1 이동장치(80)에 있는 모타의 회전구동에 따라 숫나사 부재와 암나사 부재의 사이에서 발휘되는 나사이송작용과 모타제어장치에 의해 모타의 회전제어에 기준하여 제 2 전극(64)이 모타의 정역회전 방향에 따라 축심방향에 이동되어 소각로 본체(10) 내의 내부공간(17) 내에 삽입된 소모전극(70)의 선단부가 소각로 본체(10) 내에 설치된 저유부(38)의 내부와 외부에 있어 상하방향으로 자동적으로 이동되도록 하는 동시에 임의(任意)의 위치에서 자동적으로 정지되도록 하고 제 1 이동장치(80)에 의해 제 2 전극(64)의 상,하방향에 이동과 정지는 검출기에서 검출되어 제 2 전극(64)와 제 3 전극(66)의 사이에 전류치에 기본하여 제어장치에 의해 제어되도록 되어 있어 제 1 이동장치(80)와 모타 제어장치로 제 1 이동기기구가 구성되어 있다.

제 3 전극(66)은 그라파이드 등으로 된 원주상의 봉재로 되어 있고 소각로 본체(10)의 저부(16)에 관통하여 형성된 제 3 전극(66)은 소정치수보다 다소 큰 경의 삽통공(46) 내에 삽통되어 소각로 본체(10)의 외부에는 내부로 향하여 상방으로 늘어나도록 배설되어 있다. 이의 제 3 전극(66)은 삽통공(46) 내에 삽통된 상태에서 일단측 부분(一端側 部分)이 가열부(30) 내에 돌입된 돌입부는 가열부(30) 내에 충전된 다수의 탄소입자(44)의 일부에 접촉되어 있는 한편 타부분은 저부(16)의 외부에 소정치수로 돌출되어 있고 제 1 전극(48)을 지지하는 것과 같은 구조로 저부(16)의 외면에 고정되어 지지스리브(50)가 제 3 전극(66)의 저부(16) 외에 돌출부분에 외삽되어 있다. 이에 따라 제 3 전극(66)이 저부(16)를 관통한 상태에서 축방향에 이동가능하게 되어 있는 동시에 압축코일 스프링(60)의 부세력에 의해 소각로 본체(10)의 외부에서 내부로 향하여 부세되어 가열부(30) 내에 충전된 다수의 탄소입자(44)가 제 3 전극(66)의 돌입부분에서 압압되도록 되어 있고 지지스리브(50)는 단상전원장치에서 소정의 전류를 도입하는 리드선(51)이 접속되어 리드선(51)과 지지스리브(50)를 통하여 제 3 전극(66)에 급전되도록 되어 있다.

[도 5]는 제 3 전극(81)의 구조가 [도 4]에 표시된 제 2 실시 형태와 다른 예가 표시되어 있다. 본 실시형태는 제 3 전극(81)이 제 2 전극(64)과 동일하게 지지전극(82)과 소모전극(84)이 일체화된 구조로 되어 있어 소각로 본체(10)의 상부(14)에 제 2 전극(64)이 삽통되는 삽통공(74)과 별도로 취부된 삽통공(86)에 제 2 전극(64)은 소정거리를 둔 상태에서 상,하 방향으로 이동이 되도록 삽통되어 배설되어 있다. 이의 제 3 전극(66)도 제 2 전극(64)을 상,하 방향에 지동적으로 이동시키는 동시에 이동을 임의의 위치에 정지시키는 제 1 이동장치(80)와 같은 구조를 갖고 제 2 이동기구로서 제 2 이동장치(88)와 모타 제어장치에서 상,하 방향의 이동과 정지가 자동적으로 행해질 수 있도록 되어 있다.

이와 같은 구조로 된 본 발명은 소정의 소각물(18)을 투입구(22)를 통하여 소각로 본체(10)의 내부공간(17) 내에 투입된 상태에서 전원장치로부터 각 제 1 전극(48)에 급전(給電)함으로서 가열부(30) 내에 충전된 다수의 탄소입자(44)가 소각물(18)을 소각하여 소각회(34)가 생성되는 한편 소각회(34)가 가열 용융되어 용융슬라그(36)가 형성되어 저유부(38) 내에 저유되고 탄소입자(44)의 발열에 의해 소각물(18)의 소각 용융처리의 진행에 의해 저유부(38) 내의 용융슬러그(36)의 저유량이 서서히 증가되어 용융슬러그(36)의 액면(液面)이 저유부(38)의 도입구(37)에 향하여 늘어나는 제 2 전극(64)에 있어 소모전극(70)의 선단면과 소정의 거리만큼 떨어진 위치에 달하면 각 제 1 전극(48)의 급전이 정지되고 그 대신 제 2 전극(64) 및 제 3 전극(66)에 급전이 되고 이에 의해 2개의 제 1 전극(48), (48)간의 통전에 따라 탄소입자(44)의 발열은 정지되는 한편 제 2 전극(64)과 제 3 전극(66)과의 사이가 용융슬러그(36)와 테이퍼 통체(32)와 탄소입자(44)를 거쳐 통전되어 제 2 전극(64)과 용융슬러그(36)와의 사이에서 아크열이 발생되어 소각로 본체(10)의 내부공간(17)이 아크열로 가열되어 극고온(極高溫)에서 소각물(18)의 소각용융처리가 연속적으로 계속 되는 것이다.

또한 저유부(38) 내에 저유된 용융슬러그(36)는 밀전(42)을 개방함에 따라 연통구(40)를 통하여 소각로 본체(10)의 외부에 순차배출된다. 이때 제 2 전극(64)과 용융슬러그(36)와의 사이에 아크열이 안정적으로 발생되도록 저유부(38) 내에 소정량의 용융슬러그(36)가 잔존한 상태에서 배출작업이 연속적으로 계속된다.

전술한 바와 같이 제 2 전극(64)이 제 1 이동장치(80)의 작동에 의해 상하방향에 자동적으로 이동이 되고 또한 검출기와 제어장치의 작용에 의해 제 2 전극(64)의 자동적인 이동이 정지되도록 되어 있어 저유부(38) 내에 용융슬러그(36)의 저유량이 증가 및 감소에 따라 용융슬러그(36)의 액면의 변위와 소모전극(70)의 소모에 의해 액면과 제 2 전극(64)의 선단면과의 사이에 거리가 감소 및 증가될 때 제 2 전극(64)과 제 3 전극(66)과의 사이에 전류치가 일정하게 되도록 저유부(38)내의 용융슬러그(36)의 저유량에 따라 제 2 전극(64)이 자동적으로 상,하 이동되어 용융슬러그(36)와 제 2 전극(64)(소모전극 70)과의 사이에 안정적으로 아크열이 발생되는 것이다.

여기에서 제 2 전극(64)의 선단이 저유부(38) 내의 용융슬러그(36)와 접촉될 때에도 용융슬러그(36) 내에서 쥴(JUL)열이 발생되어 이의 쥴열에 의해 소각로 본체(10)의 내부공간(17)이 가열되어 소각물(18)의 소각, 용융처리가 확실하게 진행되는 특징이 있다.

이와 같은 본 실시형태는 스크라프강재 및 코크스 등의 도전재료의 투입과 취출작업 등을 하지 않고 한 개의 소각로 본체(10)의 내부공간(17) 내에서 소각물(18)의 소각, 용융처리가 행해지므로 작업의 안정 등 처리경비가 저렴한 경제성이 있는 특징이 있다.

특히 두개의 제 1 전극(48),(48)과의 사이에서 통전에 의해 가열부(30) 내의 탄소입자(44)의 발열에 의해 용융슬러그(36)가 소정량 형성후(所定量 形成後)에 주로 제 2 전극(64)과 용융슬러그(36)와의 사이에 발생하는 아크열에 의해 소각로 본체(10)의 내부공간(17)이 가열되어 소각물(18)의 소각용융처리가 연속적으로 진행되도록 되어 있어 이와 같은 아크열로서 소각로 본체(10)의 내부공간(17) 내의 온도를 보다 높게 할 수 있는 것이다.

전술한 바와 같이 아크열을 이용한 아크로의 기능을 갖고 있으면 서로 아크열이 발생하도록 되어 있는 차별화로 스크라프 강재 및 코크스 등의 고형의 도전재료 등을 사용하지 않고 탄소입자(44)의 발열에 의해 형성된 용융슬러그(36)와 제 2 전극(64)과의 사이에 아크열이 발생되므로 소각로 본체(10)의 내부공간(17)이 효율적으로 가열이 됨과 동시에 고형의 도전재료와 전극 간의 아크열을 발생시킬 때를 비교하면 보다 적은 전류로서 아크열의 발생을 가능하게 하는 것이다.

따라서 본 실시 형태의 용융 소각로는 소각물(18)의 소각용융처리가 아크열의 이용에 의해 처리됨으로서 처리속도가 월등히 빠르고 효율적인 점과 공급전력의 절감화와 도전재료의 생략화 등으로 런닝(RUNNING)코스트 등의 종합적인 경제성이 큰 특징이 있다.

또한 본 용융소각로는 가열부(30) 내에 충전된 탄소입자(44)가 두개의 제 1 전극(48),(48)의 각 선단부 및 제 3 전극(66)의 선단부에 압압되도록 되어 있어 탄소입자(44)의 입자간에 생성하는 접촉 저항치가 다시 균일화 되도록 하여 탄소입자(44)의 저항가열에 의해 소각로 본체(10)의 내부공간(17) 내의 가열온도의 분포 상태가 균일화 되도록 하여 열효율은 증대시킴으로서 소각 용융처리의 능력이 증가되면서 안정 및 효율적으로 실시될 수 있는 특징이 있다.

본 발명은 제 2 실시 형태와 같이 먼저 두 개의 제 1 전극(48),(48)의 통전에 의해 가열부(30) 내에 충전된 내부공간(17) 내에 투입된 소각물(18)이 소각되어 용융슬러그(36)가 형성되어 저유부(38) 내에 용융슬러그(36)가 소정의 량이 저유되면 각 제 1 전극(48)에 대체되어 제 2 전극(64)과 제 3 전극(81)에 급전됨으로서 이들의 제 2 전극(64)과 제 3 전극(81)이 용융슬러그(36)를 거쳐 통전되어 탄소입자(44)가 발열됨이 없이 제 2 전극(64)과 제 3 전극(81)과 용융슬러그(36)와의 사이에 아크열이 발생함과 동시에 때에 따라서는 용융슬러그(36) 내에 쥴열이 발생하여 소각물(18)의 소각, 용융처리가 행해지므로 전기 제일 실시형태와 같은 작용으로 된다.

특히 본 실시형태의 용융소각로는 소각물(18)의 소각, 용융처리의 개시에서 최적한량의 용융슬러그(36)가 형성된 후 탄소입자(44)의 발열이 중지되므로 소각물(18)의 소각 용융처리시에 탄소입자(44)의 사용시간 내지 사용빈도(使用頻度)가 감소되어 탄소입자(44)의 노화방지(老化防止)가 되어 사용수명의 연명화(延命化)가 이루어지게 되는 것이다.

또한 본 실시형태에 관한 용융소각로는 제 2 전극(64)과 지지전극(68)이 동일 구조로 된 그들과 다른 전극이 다시 사용되어 제 2 전극(64) 및 제 3 전극(81)과 동일한 배설구조를 갖고 소각로 본체(10)의 상부(14)를 관통하여 배설된다. 전기수개(數個)의 실시 형태에서 소각로 본체(10)의 저부(16)의 내면에 형성된 다수의 탄소입자(44)가 내부에 충전된 가열부(30)에서 전기적 가열부가 구성되어 있으나 가열부(30)의 형상과 크기는 한정되어 있지 않고 소각로(10)의 크기와 필요로 하는 발열량 등에 따라 최적한 조건에 의하여 결정된다.

또한 전기식 가열부는 소각로 본체(10)의 저부(16)에 있어 소각로 본체의 내부공간(17)에서 칸막이 된 상태에서 저유부(38)에 접하도록 취부되어 다수의 탄소입자(44)가 충전되어 이루어지므로 이의 구조는 한정되어 있지 않으나 다시 저유부(38) 내와 소각로 본체(10)의 외부와를 연통시키는 연통구(40)도 예시와 같이 하측 저부(16)를 상,하 방향에 있어 관통하는 형태로서 한정된 것은 아니고 연통구(40)를 저부(16) 및 원통부(12)를 횡방향으로 관통하여 원통부(12)의 외면에 있어 측방향으로 개구되는 형태로 형성되어 있다.

이와 같은 연통구(40)를 개폐하는 개폐수단도 예시의 밀전(42)에 한정되어 있지 않고 연통구의 형태 등에 따라 개폐수단의 최적화를 기하는데 있다.

또한 저유부(38)의 구조도 예시한 것에 한정되지 않고 소각로 본체(10)의 저부(16)의 중앙부위에 설치되어 소각로 본체(10)의 내부공간(17)에서 소각물의 소각에 의해 형성되는 소각회에서 생성되는 용융슬러그(36)를 최적하게 저유되도록 설계해야 한다.

본 발명은 일일이 열거하지 않으나 상술한 실시형태가 본 발명의 취지(趣旨)를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함된 것으로 한다.

이와 같은 본 발명은 소각로 본체(10)의 저부(16)에 다수의 탄소입자(44)가 충전된 가열부(30)로 복수의 제 1 전극(48)이 돌입되어 급전(給電)에 의해 탄소입자(44)를 초고온으로 발열시킴에 따라 투입된 소각물(18)을 연속, 소각, 용융처리하여 소각회(34)를 가열 용융시켜 연통구(40)를 통해 순차로 용이하게 배출할 수 있는 이점이 있으며 저유부(38) 내의 용융슬러그(36)의 저유량에 따라 제 2 전극(64)의 선단면의 위치를 0변화시켜 아크열이 저유부(38) 내에 저유된 용융슬러그(36)와 제 2 전극(64)과의 사이에서보다 안정적으로 발생시켜 전류치의 저감화가 이루어지므로써 한개의 소각로 본체(10)에서 에너지의 손실은 최소화하면서 공해 요인이 없이 능률적으로 처리를 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 소각로 본체(10)의 내부공간(17) 일측 소각물(18) 투입구(22)에 개,폐 커버 (24)를 장착하고 내부공간(17)의 저부(16)에는 원통부(12)에 접하게 칸막이벽(31)과 연접해 도입구(37)를 형성하며 원통부(12) 내의 중앙부에는 테이퍼 통체(32)를 장착하고 도입구(37) 양측변의 가열부(30)는 다수의 탄소입자(44)를 내장하며 내부공간(17)의 저부(16) 방향 양측으로 삽통공(46)을 뚫어 제 1 전극(48)을 각각 수평되게 장착하여 단부가 가열부(30)를 관통하여 내장된 탄소입자(44)에 접촉되게 하여 전열로 가열되도록 하고 테이퍼 통체(32)의 하측 저유부(38)에는 용융슬러그(36)와 상측부분으로는 소각회(34)가 적층되어 일정량이 되면 테이퍼 통체(32)의 중앙 하부에 설치된 밀전(42)의 개,폐로 연통구(40)를 통해 외부로 배출되게 하여서 됨을 특징으로 하는 폐기물 전기식 용융 소각장치.
2. 제 1 항에 있어서 양측의 제 1 전극(48)은 원통부(12) 외측으로 냉각수유통(62)가 형성된 지지스리브(50)와 보지판(58)을 연설하여 지지되게 하여서 됨을 특징으로 하는 폐기물 전기식 용융 소각장치.
3. 제 2 항에 있어서 제 1 전극(48)에 뚫린 중앙의 관통공(52)에는 가스 유통관(54)을 연결하고 가스 유통관(54) 외측으로 압축코일 스프링(60)을 장착하여 부세하여서 됨을 특징으로 하는 폐기물 전기식 용융 소각장치.
4. 제 1 항에 있어서 제 1 전극(48)을 소각로 본체(10)의 원통부(12) 주방향으로 3 등분된 등거리점에 외부에서 내부로 향해 3 개의 제 1 전극(48)을 각각 장착하여 단부가 가열부(30)의 탄소입자(44)에 접촉되게 하여서 됨을 특징으로 하는 폐기물 전기식 용융 소각장치.
5. 제 1 항에 있어서 소각로 본체(10)의 저부(16)를 관통하여 외부에서 수직 방향으로 향해 제 3 전극(66)을 장착하여 가열부(30)의 탄소입자(44)에 접촉되게 하여서 됨을 특징으로 하는 폐기물 전기식 용융 소각장치.
6. 제 1 항에 있어서 소각로 본체(10) 상부(14)의 삽통공(74)에 끼워진 안내스리브(78)에 제 1 이동장치(80)와 지지전극(68)과 소모전극(70)으로 형성된 제 2 전극(64)을 내부공간(17)으로 삽입하여 단부가 저유부(38)의 도입구(37)를 향해 연출되게 하여서 됨을 특징으로 하는 폐기물 전기식 용융 소각장치.
7. 제 1 항에 있어서 소각로 본체(10)의 상부(14)의 삽통공(86)에 끼워진 안내스리브(78)에 제 2 이동장치(88)와 지지전극(82)과 소모전극(84)으로 형성된 제 3 전극(81)을 내부공간(17)으로 제 2 전극(64)과 대향하게 저유부(38) 방향으로 연출되게 하여서 됨을 특징으로 하는 폐기물 전기식 용융 소각장치.

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